本實用新型涉及輸電線路技術領域，特別是涉及一種上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂(簡稱復合材料)橫擔塔。

背景技術：

請參閱圖1所示，目前輸電桿塔結構主要采用全鋼制結構，耗費大量鋼材，消耗了大量的礦產(chǎn)能源，造成生態(tài)環(huán)境的嚴重污染。并且線路桿塔采用全鋼制結構，存在質量重、施工運輸和運行維護困難等問題，因此采用新型塔材成為輸電桿塔領域的一種新趨勢。

復合材料(FRP)由于具有高強、輕質、耐腐蝕、加工容易、可設計性和絕緣性能良好等優(yōu)點，越來越為工程界所重視，特別是為輸變電行業(yè)工程應用所親睞，是取代鋼材建造輸電桿塔結構的理想材料之一。近年來，隨著復合材料成本的進一步降低和工藝的不斷進步，國內(nèi)復合材料桿塔的研究日益增多，并逐漸成熟。

對于復合材料桿塔，以往國內(nèi)外的研究主要集中在“單桿式”上，近年來，對格構式的研究也逐漸增多，這主要是因為復合材料的彈性模量和抗壓強度均較低，單桿結構的承載力難以滿足高電壓大負荷桿塔的強度和剛度要求，因此特高壓和超高壓輸電線路復合材料塔應采用“格構式”的結構型式。但格構式復合材料桿塔，但在橫擔中間位置上有懸浮電位產(chǎn)生，相對橫擔長度較長；采用全鋼制結構，荷載對桿塔的彎扭作用大，影響桿塔結構的穩(wěn)定性和使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔，以減小導線荷載對桿塔的彎扭作用，從而降低塔重，節(jié)約材料，有效降低工程造價。

為達到上述目的，本實用新型是采取如下技術方案予以實現(xiàn)的：

一種上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔，包括順次連接的塔腿、塔身和塔頭；還包括設置于桿塔側面的三組由斜拉絕緣子和支柱絕緣子組成的復合材料橫擔，三組橫擔成上字型分布于塔身兩側；每組復合橫擔包含兩只斜拉絕緣子和兩只支柱絕緣子以及連接用鋼掛點裝置；所述斜拉絕緣子的一端與所述塔身連接，另一端與所述支柱絕緣子的一端連接，所述支柱絕緣子的另一端與所述塔身連接，其連接點位于所述斜拉絕緣子與所述塔身連接點的下方；所述支柱絕緣子與所述斜拉絕緣子連接的一端設有連接用鋼掛點裝置；所述支柱絕緣子與所述斜拉絕緣子的連接點不低于所述支柱絕緣子與所述塔身的連接點。

進一步，所述斜拉絕緣子為柔性件，兩端通過U型環(huán)連接件分別與鋼掛點裝置和塔身螺栓連接。

進一步，所述支柱絕緣子為剛性件，支柱絕緣子包括復合材料構件、復合材料構件兩端的鋼套管和十字型插板連接件；兩根復合材料端部鋼套管均與鋼掛點裝置螺栓連接，兩根復合材料的根部鋼套管和十字型插板連接件與塔身通過螺栓連接；其一端與所述塔身用鋼板連接。

進一步，所述斜拉絕緣子與所述塔身的連接點位于塔身中部或塔身外側面。

進一步，所述支柱絕緣子與所述塔身的連接點位于塔身中部或塔身外側面。

進一步，所述斜拉絕緣子或所述支柱絕緣子均為前后兩根，鋼掛點裝置與所述的兩根斜拉絕緣子或所述的兩根支柱絕緣子之間連接后近似呈“V”形。

進一步，所述的斜拉絕緣子和支柱絕緣子上均帶有傘裙；斜拉絕緣子和支柱絕緣子上端部均設有均壓環(huán)。

進一步，復合橫擔在受電氣間隙和絕緣距離影響范圍內(nèi)的構件均采用復合材料構件，所述復合材料構件的材質為玻璃鋼。

本實用新型的上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔，包括順次連接的塔腿、塔身和塔頭；還包括設置于桿塔側面的三組由斜拉絕緣子和支柱絕緣子組成的復合材料橫擔，采用復合材料橫擔減輕荷載對桿塔的彎扭作用，同時通過結構剛度彌補了材料剛度的不足，增加了復合材料塔的剛度和承載力，便于在高壓、超高壓以及特高壓輸電線路工程中推廣應用，大幅減小走廊寬度，降低塔重，節(jié)約材料，有效降低工程造價。

進一步，通過樹脂將鋼套管式節(jié)點、U型環(huán)連接件以及十字型插板連接件分別固化連接在支柱絕緣子、受拉復合絕緣子端頭。上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔的地線支架與地線相接，地線支架與塔身鋼結構相連，實現(xiàn)接地引下，達到防雷的目地；通過保證導線掛點到任何金屬件的距離均滿足絕緣距離來達到塔頭絕緣的目的；通過各構件組成空間桁架體系傳遞荷載；通過復合材料構件表面的傘裙，增加橫擔的爬電比距；通過均壓環(huán)改善電場分布。

相對于現(xiàn)有技術，本實用新型還具有以下優(yōu)點：

1、走廊寬度省:與常規(guī)角鋼酒杯塔相比,走廊寬度節(jié)省21.2m，達52％，有利于減少房屋拆遷量和節(jié)省土地資源；

2、造價低：與常規(guī)角鋼酒杯塔相比，鐵塔重量降低約15.22％，基礎混凝土方量降低9.3％，綜合造價降低約6％；

3、型式美觀：采用了改進型的上翹橫擔上字型方案，型式優(yōu)美，構造簡單。

4、降低風偏閃絡事故機率：由于利用了復合材料的絕緣特性，取消了輸電桿塔結構的懸垂絕緣子串，降低了輸電線路風偏污閃事故機率，提高線路安全運行水平；

5、接地方便：通過合理的布置，使得鋼結構部分連續(xù)，實現(xiàn)了接地防雷的目的。

6、運行維護成本低：由于復合材料具有耐腐蝕、耐高低溫、被盜可能性小的特點，降低了線路的維護成本。

【附圖說明】

圖1為傳統(tǒng)全鋼制酒杯型輸電桿塔的結構示意圖；

圖2為本實用新型上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔單線圖；

圖3為本實用新型上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔電氣工作原理圖；

圖4a為本實用新型上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔橫擔主視圖；

圖4b為本實用新型上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔橫擔俯視圖；

圖中：支柱絕緣子1、斜拉絕緣子2、地線支架3、塔身4、塔腿6、鋼掛點裝置10、第一鋼套管11、第二鋼套管12、十字型插板連接件13、均壓環(huán)14、U型環(huán)連接件15。

【具體實施方式】

為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

請參考圖2，本實用新型的上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔單線圖，包括三套復合材料橫擔、兩套鋼結構地線支架3和塔身4、塔腿6。

三套復合材料橫擔設置于塔身4的側面，三套由斜拉絕緣子2和支柱絕緣子1組成的復合橫擔沿塔身軸線按上字型布置。每套復合材料橫擔包括兩根斜拉絕緣子2、兩根支柱絕緣子1以及一套鋼掛點裝置10。

所述斜拉絕緣子2的一端與所述塔身4連接，另一端與所述支柱絕緣子1的一端連接，所述支柱絕緣子1的另一端與所述塔身4連接，其連接點位于所述斜拉絕緣子2與所述塔身4連接點的下方；所述支柱絕緣子1與所述斜拉絕緣子2連接的一端設有連接用鋼掛點裝置10；所述支柱絕緣子1與所述斜拉絕緣子2的連接點不低于所述支柱絕緣子1與所述塔身4的連接點。支柱絕緣子1與所述塔身4的連接點及斜拉絕緣子2與所述塔身4的連接點位于塔身4中部或塔身4外側面。

請參閱圖4a和圖4b所示，支柱絕緣子1包括復合材料構件，復合材料構件兩端分別設有第一鋼套管11和第二鋼套管12和十字型插板連接件13。

復合材料橫擔包括兩根支柱絕緣子1，兩根支柱絕緣子1的第二鋼套管12和十字型插板連接件13通過螺栓與鋼掛點裝置10連接固定；第二鋼套管12上固定有均壓環(huán)14。兩根支柱絕緣子1的鋼套管11和十字型插板連接件13與塔身4固定連接。鋼掛點裝置10、兩根支柱絕緣子1之間連接后近似呈“V”形狀。

復合材料斜拉絕緣子2的兩端通過U型環(huán)連接件15分別與鋼掛點裝置10和塔身4固定連接。

復合材料支柱絕緣子1、復合材料斜拉絕緣子2的材質均為玻璃鋼。

鋼掛點裝置10包括一個鋼管、若干塊連接板、兩塊掛線板和加勁板。

鋼結構地線支架3和塔身4均由若干角鋼構件組成。鋼結構地線支架3與地線相接，鋼結構地線支架與塔身4相連，鋼結構地線支架與塔身4電性連接。

復合橫擔在受電氣間隙和絕緣距離影響范圍內(nèi)的構件均采用復合材料構件，所述復合材料構件的材質為玻璃鋼。

按照上述技術方案實現(xiàn)的上字型E玻璃纖維環(huán)氧樹脂橫擔塔，通過樹脂將鋼套管式節(jié)點、端頭法蘭、U型環(huán)連接件以及十字型插板連接件分別固化連接在復合材料支柱絕緣子、復合斜拉絕緣子端頭，并用螺栓將復合材料支柱絕緣子、復合斜拉絕緣子連接成整體，構成復合材料橫擔。通過結構剛度彌補了材料剛度的不足，增加了復合材料塔的剛度和承載力，便于在高壓、超高壓以及特高壓輸電線路工程中推廣應用。

(1)復合材料構件端部連接件

復合材料構件端部連接件為全鋼制結構，通過樹脂將鋼制連接件—鋼套管式節(jié)點、U型環(huán)連接件以及十字型插板連接件分別固化連接在復合材料支柱絕緣子、復合斜拉絕緣子端頭。

(2)復合材料絕緣橫擔

通過螺栓將復合材料構件端部連接件將兩根復合材料支柱絕緣子、兩根復合材料斜拉絕緣子和一套導線掛點裝置連接成整體，構成復合材料絕緣橫擔。

(3)上字型復合橫擔塔的受力原理

上字型復合橫擔塔為一個空間桁架體系統(tǒng)，它是利用復合材料本身的絕緣特性，實現(xiàn)絕緣的目的，同時通過表面的傘裙，增加橫擔的爬電比距；通過均壓環(huán)改善電場分布。同時將導線荷載以及塔身風荷載轉換成上字型復合橫擔塔構件的軸向荷載，將荷載傳遞至塔身。橫擔和塔身其中壓力由兩根復合材料支柱絕緣子傳遞至塔身；而拉力通過兩根復合材料斜拉絕緣子傳遞到塔身。

(4)上字型復合橫擔塔的防雷和接地

上字型復合橫擔塔的接地是通過外部鋼結構構件實現(xiàn)的，由鋼結構地線支架3與地線相接，鋼結構地線支架3和塔身4相連，達到接地防雷的目的。

(5)上字型復合橫擔塔的絕緣配置

上字型復合橫擔塔通過保證導線掛點到任何金屬件的距離均滿足絕緣距離來達到塔頭絕緣的目的。絕緣距離主要是通過對不同電壓、海拔高度和污穢等級進行絕緣配置而確定。同時，對于操作過電壓和空氣間隙影響的空氣間隙圓的范圍內(nèi)，均采用復合材料構件，實現(xiàn)絕緣的目的，如圖3所示。

以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。